WO2020084944A1 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

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etching
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substrate processing
unit
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井上 正史
英司 深津
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Screen Holdings Co Ltd
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    • G01J5/0003Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for sensing the radiant heat transfer of samples, e.g. emittance meter
    • G01J5/0007Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for sensing the radiant heat transfer of samples, e.g. emittance meter of wafers or semiconductor substrates, e.g. using Rapid Thermal Processing

Definitions

  • the present invention relates to a technique for etching a substrate.
  • the substrate to be processed includes, for example, semiconductor substrates, FPD (Flat Panel Display) substrates such as liquid crystal display devices and organic EL (Electroluminescence) display devices, optical disk substrates, magnetic disk substrates, magneto-optical disk substrates, It includes a photomask substrate, a ceramic substrate, a solar cell substrate, a printed circuit board, and the like.
  • etching is performed by supplying an etching liquid to the surface of the substrate.
  • Prior arts related to the present invention include those described in Patent Documents 1 and 2, for example.
  • Patent Documents 1 and 2 perform etching treatment in a state where the substrate is at an appropriate temperature by monitoring the temperature of the substrate surface and stopping the supply of the etching treatment liquid when the temperature of the substrate reaches a target temperature. Is disclosed.
  • the etching process could be affected not only by the temperature of the substrate, but also by the temperature around the substrate.
  • the prior art monitors only the temperature of the substrate surface, and does not consider the influence of the ambient temperature around the substrate on etching. Therefore, there is a possibility that the etching process may be defective due to radiant heat from the members around the substrate.
  • An object of the present invention is to provide a technique for suitably performing a substrate etching process.
  • a first aspect is a substrate processing apparatus for etching a substrate, comprising a chamber having a processing space therein, a substrate holding unit for holding the substrate at a predetermined position in the chamber, An etching liquid supply unit that supplies an etching liquid to the substrate held by the substrate holding unit, a rotating unit that rotates the substrate holding unit around a predetermined rotation axis, and the chamber is disposed at the predetermined position in the chamber. If the temperature distribution acquisition unit that acquires the temperature distribution in the peripheral region around the substrate region occupied by the substrate, and the temperature distribution, the characteristic value related to the etching amount of the substrate by the etching process using the etching solution, And a feature value calculator for calculating.
  • the second aspect is the substrate processing apparatus of the first aspect, further including an etching determination unit that determines the quality of the etching processing on the substrate based on a comparison between the characteristic value and a predetermined threshold value.
  • a third aspect is the substrate processing apparatus according to the first aspect or the second aspect, wherein the characteristic value calculation unit calculates the characteristic value from a relational expression indicating a relationship between the temperature distribution and the etching amount.
  • a fourth aspect is the substrate processing apparatus of the third aspect, wherein the relational expression is generated based on the temperature distribution at a specified timing in the etching process and an etching amount of the substrate on which the etching process is performed. It further comprises a relational expression generator.
  • a fifth aspect is the substrate processing apparatus according to the fourth aspect, wherein the characteristic value calculation unit substitutes the temperature distribution at a timing corresponding to the specified timing in the etching process into the relational expression. Calculate the value.
  • a sixth aspect is the substrate processing apparatus according to any one of the third to fifth aspects, wherein the etching amount is an etching amount on each circumference having different radii about the rotation axis.
  • a seventh aspect is the substrate processing apparatus according to any one of the first to sixth aspects, wherein the temperature distribution acquisition unit includes an area in which a substrate held by the substrate holding unit is arranged in an imaging area. It has a thermography camera and the temperature distribution is thermography.
  • An eighth aspect is the substrate processing apparatus of the seventh aspect, wherein the relational expression uses the temperature indicated by each pixel value forming the thermography as an independent variable, and the etching amount on each circumference of the different radius is dependent. It is a regression function that is a variable.
  • a ninth aspect is the substrate processing apparatus according to any one of the first to eighth aspects, wherein the characteristic value calculation unit acquires the temperature in a state in which the substrate holding unit does not hold the substrate. The feature value is calculated from the distribution.
  • a tenth aspect is the substrate processing apparatus of the ninth aspect, further comprising a temperature changing unit that changes the temperatures of the substrate arranged at the predetermined position and the peripheral region according to the characteristic value.
  • An eleventh aspect is the substrate processing apparatus according to the ninth aspect or the tenth aspect, further comprising a schedule changing unit that changes a schedule defining a time for loading the substrate into the chamber according to the characteristic value.
  • a twelfth aspect is the substrate processing apparatus according to any one of the first to eighth aspects, in which the characteristic value calculation unit acquires the temperature in a state in which the substrate holding unit holds the substrate. The feature value is calculated from the distribution.
  • a thirteenth aspect is the substrate processing apparatus according to the twelfth aspect, further including a temperature changing unit that changes the temperatures of the substrate arranged at the predetermined position and the peripheral region according to the characteristic value.
  • a fourteenth aspect is the substrate processing apparatus according to the twelfth aspect or the thirteenth aspect, further comprising a schedule changing unit that changes a schedule that defines a time for loading the substrate into the chamber according to the characteristic value.
  • a fifteenth aspect is a substrate processing method, comprising: a) holding a substrate at a predetermined position in a chamber; and b) rotating the substrate at the predetermined position around a rotation axis in step a). c) supplying an etchant to the surface of the substrate rotating by step b), and d) in the chamber in a peripheral region around the substrate region occupied by the substrate when placed in the predetermined position. Obtaining a temperature distribution, and e) calculating a feature value for evaluating an etching process using the etching solution for the substrate from the temperature distribution obtained in step d).
  • the characteristic value regarding the etching amount of the substrate is calculated from the temperature distribution around the region where the substrate is arranged. Therefore, based on this characteristic value, it is possible to appropriately evaluate whether or not the etching failure occurs due to the ambient temperature of the substrate.
  • the operator can appropriately determine whether or not the etching processing can be performed on the substrate from the temperature distribution of the peripheral region by appropriately setting the threshold value.
  • the predicted value of the etching amount can be calculated by substituting the temperature distribution in the relational expression.
  • the substrate processing apparatus of the fourth aspect it is possible to obtain the relational expression for predicting the etching amount from the temperature distribution at the specified timing.
  • the acquisition timing of the temperature distribution that is substituted into the relational expression for calculating the characteristic value is adjusted to the specified timing of the temperature distribution used to generate the relational expression. Therefore, the characteristic value can be appropriately acquired from the relational expression and the temperature distribution.
  • the etching amount on the same circumference on the substrate is almost uniform. Therefore, by obtaining the etching amount on each circumference having different radii, it is possible to efficiently obtain the distribution of the etching amount on the substrate.
  • the substrate processing apparatus of the seventh aspect it is possible to easily obtain the temperature distribution around the area where the substrate is arranged by capturing an image with the thermography camera.
  • the etching amount is substantially the same on each circumference having different radii. Therefore, the dependent variable can be reduced by setting the etching amounts on the circumferences of different radii as the dependent variables. Thereby, the relational expression for obtaining the etching amount at each point on the substrate can be appropriately and efficiently generated.
  • the substrate processing apparatus of the ninth aspect it is possible to inspect whether or not the temperature distribution around the area where the substrate is arranged is suitable for etching before the substrate is held by the substrate holder.
  • the substrate processing apparatus of the tenth aspect it is possible to change the temperature distribution around the area where the substrate is arranged so as to be suitable for the etching processing, and therefore it is possible to perform a suitable etching processing.
  • the substrate processing apparatus of the eleventh aspect it is possible to delay the loading of the substrate so that the temperature distribution around the area where the substrate is placed has an appropriate temperature. This makes it possible to suppress defects in the etching process on the substrate.
  • the substrate processing apparatus of the twelfth aspect after the substrate is held by the substrate holder, it is possible to inspect whether or not the temperature distribution around the region where the substrate is arranged is suitable for etching based on the characteristic value.
  • the temperature distribution around the substrate can be changed so as to be suitable for the etching process, so that the etching process can be preferably performed.
  • the substrate processing apparatus of the fourteenth aspect it is possible to delay the loading of the substrate until the temperature distribution around the substrate reaches a temperature suitable for the etching process. As a result, defects in the etching process can be suppressed.
  • the characteristic value regarding the etching amount of the substrate is calculated from the temperature distribution around the region where the substrate is arranged. Therefore, based on this characteristic value, it is possible to appropriately evaluate whether or not the etching failure occurs due to the ambient temperature of the substrate.
  • thermography TH1 notionally. It is a figure which shows the upper surface W1 of the board
  • expressions indicating a shape not only represent the shape in a strict geometrical sense, but also within a range in which the same effect can be obtained, for example. A shape having irregularities or chamfers is also shown.
  • the expressions “comprising,” “comprising,” “including,” “including,” or “having” one element are not exclusive expressions that exclude the presence of other elements.
  • the expression “B on A” includes the case where the two elements A and B are in contact with each other and the case where the two elements A and B are separated from each other.
  • FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a substrate processing apparatus 100 according to the first embodiment.
  • the substrate processing apparatus 100 is a single-wafer processing apparatus that processes the substrates W to be processed one by one.
  • the substrate processing apparatus 100 performs a cleaning process on a substrate W, which is a circular thin plate-shaped silicon substrate, using an etching solution and a rinse liquid such as pure water, and then performs a drying process.
  • a substrate W which is a circular thin plate-shaped silicon substrate
  • a rinse liquid such as pure water
  • the rinse liquid various liquids such as pure water and ultrapure water may be adopted.
  • the etching liquid and the rinsing liquid may be collectively referred to as a “treatment liquid”.
  • the substrate processing apparatus 100 includes a plurality of cleaning processing units 1, an indexer 102, and a main transfer robot 103.
  • the indexer 102 carries the substrate W to be processed, which is received from the outside of the apparatus, into the apparatus, and carries out the processed substrate W, which has been cleaned, from the apparatus.
  • the indexer 102 mounts a plurality of carriers (not shown) and includes a transfer robot (not shown).
  • a transfer robot As the carrier, a FOUP (Front Opening Unified Pod) or SMIF (Standard Mechanical InterFace) pod that stores the substrate W in a closed space, or an OC (Open Cassette) that exposes the substrate W to the outside air may be adopted.
  • the transfer robot transfers the substrate W between the carrier and the main transfer robot 103.
  • the cleaning processing unit 1 performs liquid processing and drying processing on one substrate W. Twelve cleaning processing units 1 are arranged in the substrate processing apparatus 100. Specifically, four towers each including three cleaning processing units 1 stacked vertically are arranged so as to surround the main transfer robot 103. In FIG. 1, one of the cleaning processing units 1 stacked in three stages is schematically shown. The number of cleaning processing units 1 in the substrate processing apparatus 100 is not limited to 12 and may be changed as appropriate.
  • the main transfer robot 103 is installed in the center of the four towers in which the cleaning processing units 1 are stacked.
  • the main transfer robot 103 carries the substrate W to be processed, which is received from the indexer 102, into each cleaning processing unit 1. Further, the main transfer robot 103 carries out the processed substrate W from each cleaning processing unit 1 and transfers it to the indexer 102.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the cleaning processing unit 1 of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing the cleaning processing unit 1 and the control unit 9 of the first embodiment. 2 shows a state where the substrate W is not held on the substrate holding stage 20, and FIG. 3 shows a state where the substrate W is held on the substrate holding stage 20.
  • the cleaning processing unit 1 includes a substrate holding stage 20 that holds the substrate W in a horizontal posture (a posture in which the normal line of the surface of the substrate W is along the vertical direction) in the chamber 10, and the substrate W held by the substrate holding stage 20.
  • the chamber 10 has a processing space TS1 for processing a substrate therein. It is provided with side walls that surround four sides along the vertical direction, a ceiling wall that closes the upper side of the side wall, and a floor wall 13 that closes the lower side of the side wall 11. The space surrounded by the side wall 11, the ceiling wall 12, and the floor wall 13 forms the processing space TS1. A part of the side wall 11 of the chamber 10 is provided with a loading / unloading port for the main transfer robot 103 to load / unload the substrate W and a shutter for opening / closing the loading / unloading port (both not shown). .
  • the substrate holding stage 20 is fixed to the upper end of a rotary shaft 24 extending along the vertical direction.
  • the central portion of the lower end of the substrate holding stage 20 is connected to the rotating shaft 24.
  • the spin motor 22 is connected to the rotary shaft 24.
  • the spin motor 22 rotates the rotation shaft 24 around the rotation axis Ax1 according to a control command from the control unit 9.
  • the spin motor 22 rotates the rotation shaft 24 to rotate the substrate holding stage 20 in a horizontal plane.
  • the substrate holding stage 20 is an example of a substrate holding unit that holds the substrate W at a predetermined position in the chamber 10.
  • the spin motor 22 and the rotation shaft 24 are an example of a rotation unit that rotates the substrate holding stage 20 that is a substrate holding unit around a predetermined rotation axis Ax1.
  • the periphery of the substrate holding stage 20, the spin motor 22, and the rotating shaft 24 is surrounded by a cover member 23.
  • the substrate holding stage 20 has a disc shape.
  • the outer diameter of the substrate holding stage 20 is smaller than the diameter of the circular substrate W held by the substrate holding stage 20.
  • the substrate holding stage 20 has an upper surface 21 that faces a part of the lower surface of the substrate W to be held.
  • a plurality of suction holes are dispersedly provided on the upper surface 21.
  • Each suction hole is connected to suction means such as a vacuum pump.
  • suction means such as a vacuum pump.
  • the substrate holding unit includes the substrate holding stage 20 that sucks the substrate W.
  • the substrate holding unit may include a plurality of chuck pins that sandwich the substrate W by supporting different positions on the outer edge of the substrate W.
  • the spin motor 22 rotates the rotation shaft 24 while the substrate holding stage 20 holds the substrate W, the substrate W rotates around the rotation axis Ax1 along the vertical direction passing through the center of the substrate W.
  • the drive of the spin motor 22 is controlled by the control unit 9.
  • the horizontal direction orthogonal to the rotation axis Ax1 is referred to as “radial direction”.
  • a direction toward the rotation axis Ax1 in the radial direction is referred to as “radial direction inward”
  • a direction away from the rotation axis Ax1 in the radial direction is referred to as “radial direction outward”.
  • the nozzle 30 includes ejection heads 31 a and 31 b and a nozzle arm 32.
  • the ejection heads 31a and 31b are attached to the tip of the nozzle arm 32.
  • the base end side of the nozzle arm 32 is fixedly connected to the nozzle base 33.
  • a motor 332 nozzle moving unit, see FIG. 2 provided on the nozzle base 33 is rotatable about an axis along the vertical direction.
  • the nozzle 30 moves in the horizontal direction between the position above the substrate holding stage 20 and the standby position outside the processing cup 40, as indicated by the arrow AR34 in FIG. Move in an arc along.
  • the nozzle base 33 that is, the nozzle 30 swings above the upper surface 21 of the substrate holding stage 20.
  • TP1 a predetermined processing position extending in the horizontal direction. Note that moving the nozzle 30 to the processing position TP1 is synonymous with moving the ejection heads 31a and 31b at the tip of the nozzle 30 to the processing position TP1.
  • a processing liquid supply unit 36 is connected to the nozzle 30.
  • the processing liquid supply unit 36 includes an etching liquid supply unit 37 and a rinse liquid supply unit 38.
  • the etching liquid supply unit 37 is connected to the ejection head 31a and supplies the etching liquid to the ejection head 31a.
  • the ejection head 31a ejects the etching liquid toward the upper surface of the rotating substrate W.
  • the rinse liquid supply unit 38 is connected to the ejection head 31b and supplies the rinse liquid to the ejection head 31b.
  • the ejection head 31b ejects the rinse liquid toward the upper surface of the rotating substrate W.
  • the etching liquid supply unit 37 includes a pipe 371 that connects the supply source of the etching liquid and the ejection head 31a, and a valve 372 provided in the pipe 371.
  • the rinse liquid supply unit 38 includes a pipe 381 connecting the supply source of the rinse liquid and the ejection head 31b, and a valve 382 provided in the pipe 381.
  • the supply valves 372 and 382 open and close each of the pipes 371 and 381 according to a control signal from the control unit 9. As a result, the supply of the processing liquid to the ejection heads 31a and 31b is controlled to be on / off, and at the same time, the ejection of the processing liquid from the ejection heads 31a and 31b is controlled to be turned on / off.
  • the number of ejection heads provided in the nozzle 30 is not limited to two, and may be one or three or more. Further, an ejection head may be provided for each type of treatment liquid, or two or more types of treatment liquid may be ejected from the same ejection head. In addition to the nozzle 30, a nozzle that supplies the processing liquid to the substrate W may be provided.
  • the nozzle 30 (specifically, the ejection heads 31a and 31b) stops at the processing position TP1 and ejects the processing liquid.
  • the processing liquid ejected from the nozzle 30 reaches the upper surface of the substrate W held at the predetermined position on the substrate holding stage 20.
  • a heat source 25 is built in the substrate holding stage 20.
  • the heat source 25 generates heat according to the control signal from the control unit 9. As a result, the temperatures of the substrate holding stage 20 and the elements arranged around the substrate holding stage 20 are changed. As a result, the substrate W held by the substrate holding stage 20 can be heated.
  • the heat source 25 can configure a temperature changing unit that changes the temperature of the substrate W arranged at a predetermined position and the peripheral area PA1 thereof.
  • the temperature changing unit that changes the temperature of the substrate W is not limited to the heat source 25 built in the substrate holding stage 20.
  • a heat source that is provided outside the substrate holding stage 20 and inside the processing space TS1 of the chamber 10 and applies radiant heat to the substrate W may be adopted.
  • a cooling mechanism for cooling the substrate holding stage 20 or its periphery may be provided as the temperature changing unit.
  • the processing cup 40 has a cylindrical shape that can surround the outer circumference of the substrate holding stage 20.
  • the upper portion of the processing cup 40 has a shape that is inclined vertically upward and radially inward. When the substrate W is held by the substrate holding stage 20, the upper portion of the processing cup 40 surrounds the periphery of the substrate W.
  • the processing liquid When the processing liquid is supplied to the upper surface of the substrate W held by the substrate holding stage 20, the processing liquid is shaken off radially outward by the rotation of the substrate W.
  • the processing cup 40 receives the processing liquid shaken off from the substrate W on the inner peripheral surface of the upper portion.
  • the processing liquid received on the inner peripheral surface falls and is appropriately discharged from the chamber 10.
  • the substrate W may be surrounded by a portion of the processing cup 40 that is below the upper portion.
  • a mechanism for vertically moving the upper end of the processing cup 40 may be provided.
  • the substrate W is loaded onto the substrate holding stage 20, by lowering the upper end of the processing cup 40 below the upper surface 21, it is possible to prevent the substrate W from interfering with the processing cup 40.
  • the thermography camera 70 is equipped with an optical system such as a semiconductor lens for detecting heat such as an infrared sensor and a condenser lens.
  • the imaging direction of the thermography camera 70 (that is, the optical axis direction of the imaging optical system) is toward the rotation center of the upper surface of the substrate W (or the vicinity thereof) in order to image the upper surface of the substrate W held by the substrate holding stage 20. It is set diagonally downward. In the horizontal direction, the imaging area PA surrounded by a broken line in FIG. 2 is included in the visual field of the thermography camera 70.
  • the imaging area PA of the thermography camera 70 includes the peripheral area PA1 around the substrate area occupied by the substrate W when the substrate W is held by the substrate holding stage 20 in the processing space TS1 in the chamber 10. It is set.
  • thermography generation unit 901 of the control unit 9 generates a thermography according to the input electric signal.
  • the thermography is an example of information indicating the temperature distribution in the imaging area PA (including the peripheral area PA1) of the thermography camera 70.
  • the upper end of the processing cup 40 in the peripheral area PA1, the upper end of the processing cup 40, the upper surface W1 of the substrate W (the upper surface 21 of the substrate holding stage 20 when the substrate W is not present), and the nozzle at the processing position TP1.
  • Members disposed around the substrate W such as the tip portions of the ejection heads 31a and 31b of 30, are included.
  • the peripheral region PA1 may include a part of each element such as the sidewall 11 of the chamber 10 and the nozzle arm 32.
  • the acquired thermography includes the temperature distribution on the upper surface 21 of the substrate holding stage 20.
  • the upper surface 21 of the substrate holding stage 20 is placed on the back side of the substrate W. Therefore, the acquired thermography does not include the temperature distribution on the upper surface 21.
  • the nozzle 30 is arranged at the processing position TP1, part of the nozzle 30 (for example, the ejection heads 31a and 31b) and the like are included in the thermography. As described above, the elements included in the imaging area PA of the thermography camera 70 change according to the situation, so that the elements included in the thermography also change.
  • the control unit 9 controls the operation of each element of the substrate processing apparatus 100.
  • the hardware configuration of the control unit 9 is similar to that of a general computer. That is, the control unit 9 stores a CPU that performs various arithmetic processes, a ROM that is a read-only memory that stores a basic program, a RAM that is a readable / writable memory that stores various information, and a control application or data.
  • the storage unit 91 is provided.
  • the display unit 92, the operation unit 93, and the notification unit 94 are connected to the control unit 9.
  • the display unit 92 is a display device that displays various images according to an image display signal from the control unit 9.
  • the operation unit 93 is an input device such as a mouse and a keyboard that receives an input operation of an operator.
  • the notification unit 94 has a function of notifying an abnormality in each cleaning processing unit 1 when the abnormality should be notified to the operator.
  • an alarm device such as a lamp or a buzzer may be adopted.
  • the notification unit 94 notifies the outside to that effect.
  • the display unit 92 may display a default image such as a warning screen. In this way, the display unit 92 may function as the notification unit.
  • control unit 9 When the CPU operates according to the control application program stored in the storage unit 91 or the like, the control unit 9 functions as the thermography generation unit 901, the characteristic value calculation unit 902, the prescribed process execution unit 903, and the relational expression generation unit 904. . Note that some or all of these functions may be implemented by hardware by a dedicated circuit.
  • the thermography generation unit 901 generates thermography based on the output signal of the thermography camera 70.
  • the thermography is an image showing the temperature distribution in the imaging region of the thermography camera 70.
  • the characteristic value calculation unit 902 calculates a characteristic value from the temperature distribution indicated by the thermography generation unit 901.
  • the feature value is a value related to the etching amount of the substrate W by the etching process using the etching solution executed in the cleaning processing unit 1.
  • the prescribed process execution unit 903 executes the prescribed process according to the characteristic value calculated by the characteristic value calculation unit 902.
  • the prescribed process execution unit 903 includes an etching determination unit 9031, a temperature control unit 9032, a schedule changing unit 9033, and an output control unit 9034.
  • the relational expression generating unit 904 generates a relational expression 912 indicating a correspondence relationship between the temperature distribution (thermography) in the peripheral area PA1 and the etching amount of the substrate W after the predetermined etching process is performed.
  • the relational expression 912 may be acquired by experimentally performing the etching process in each cleaning processing unit 1. Further, the relational expression 912 may be acquired by simulation.
  • the etching determination unit 9031 determines the quality of the etching process on the substrate W based on the comparison between the determination threshold value 914 that is appropriately determined and the feature value calculated by the feature value calculation unit 902.
  • the temperature control unit 9032 controls the heat source 25 according to the thermography acquired by the thermography camera 70.
  • the schedule changing unit 9033 changes the schedule that defines the time of each processing executed in each cleaning processing unit 1.
  • the schedule defines, for example, a processing schedule for loading the substrate W into each chamber 10 and a discharge time of the processing liquid discharged from the nozzle 30 to the substrate W.
  • the output control unit 9034 controls the operations of the display unit 92 and the notification unit 94, which are output devices. For example, the output control unit 9034 causes the display unit 92 to display various images or causes the notification unit 94 to notify according to the result of the determination made by the etching determination unit 9031.
  • the relational expression 912 is a mathematical expression for obtaining a predicted value of the etching amount when the etching process is performed under the temperature distribution condition from the temperature distribution of the peripheral area PA1 around the substrate W.
  • the relational expression 912 is obtained by multiple regression analysis using the etching amount as an objective variable (dependent variable) and the temperature distribution indicated by the thermography as an explanatory variable (independent variable).
  • etching processing is performed under different conditions, and a thermography obtained at that time and a data set of the etching amount of the substrate W are prepared in advance.
  • the different conditions may be that the processing conditions are the same and the production lots are different, or that the heating temperature of the substrate W and the temperature conditions of at least one of the peripheral area PA1 are different.
  • the thermography corresponding to the independent variable (explanatory variable) of the relational expression 912 is acquired at the specified timing in the etching process.
  • the etching process includes a loading stage in which the main transfer robot 103 loads the chamber 10, an etching liquid supply stage in which an etching liquid is supplied to the substrate W held by the substrate holding stage 20 for processing, and a rinse liquid is supplied in the substrate W. It includes a rinse solution supply stage for processing.
  • the loading stage is a state in which the substrate W is not held by the substrate holding stage 20. Therefore, when the specified timing is the loading stage, the acquired thermography does not include the temperature distribution information of the upper surface W1 of the substrate W, but includes the temperature distribution information of the upper surface 21 of the substrate holding stage 20.
  • the stage after the loading stage is a state where the substrate W is held by the substrate holding stage 20.
  • the acquired thermography includes the temperature distribution information of the upper surface W1 of the substrate W.
  • FIG. 4 is a diagram conceptually showing the thermography TH1.
  • the thermography TH1 is composed of, for example, 640 horizontal pixels and 480 vertical pixels.
  • the pixel value X j of each pixel P j (j is a natural number from 1 to N) indicates the temperature of the actual position corresponding to each pixel.
  • FIG. 5 is a diagram showing the upper surface W1 of the substrate W.
  • the etching amount is measured after each etching process performed under different conditions.
  • the etching amount may be measured at only one specific point on the upper surface W1 of the substrate W, or may be measured at different points on the upper surface W1.
  • the etching amount Y i may be obtained for each of the circumferences C i of different radii r i (i is a natural number from 1 to n) with the rotation axis Ax1 as the center.
  • the average value of the etching amounts measured at a plurality of points on one circumference C i may be set as the etching amount Y i on the circumference C i .
  • the etching amount measured at only one point on one circumference C i may be set as the etching amount Y i of the circumference C i .
  • the reason for obtaining the etching amount for each circumference C i is to be considered that the amount of etching is liable to be uniform on the same circumference C i.
  • the etching liquid supplied near the center of the substrate W (rotation axis Ax1) is concentric with the center of the substrate W. spread. For this reason, the thickness of the etching solution during the etching process tends to be almost the same for each circumference. Further, since the substrate W rotates, it is considered that the influence of the temperature distribution in the peripheral area PA1 around the substrate W on the etching is uniform over one round in each circumference.
  • the etching amount on the substrate W does not become uniform on the same circumference C i . Therefore, the etching condition on the upper surface W1 of the substrate W can be appropriately grasped by obtaining the etching amount for each circumference having different radii.
  • the relational expression generation unit 904 obtains the relational expression 912 which is a regression function by multiple regression analysis.
  • the etching amount Y i is used as an objective variable (dependent variable)
  • the pixel value X j of the thermography is used as an explanatory variable (independent variable)
  • the following equation (1) is given for each circumference C i (radial distance r i ).
  • ⁇ i (i is a natural number from 1 to N)
  • various machine learning methods such as L1 normalization (Lasso) regression, L2 normalization (Ridge) regression, and L1 + L2 (Elastic Net) normalization regression may be adopted.
  • the specified timing is not limited to one.
  • a plurality of specified timings may be set. In this case, it is advisable to generate the regression function at each specified timing.
  • the predicted value of the etching amount can be calculated at each timing corresponding to each specified timing, it is possible to inspect whether or not etching is possible at each timing.
  • a plurality of prescribed timings may be set for each of the stages before the substrate is loaded and after the substrate is loaded.
  • the feature value calculation unit 902 When performing the etching process in the cleaning processing unit 1, the feature value calculation unit 902 obtains the thermographic data obtained at the timing corresponding to the specified timing (the time at which the thermography used to generate the relational expression 912 is acquired). , To the relational expression 912. When the relational expression 912 is generated by using the thermographs having a plurality of specified timings, the feature value calculation unit 902 substitutes the thermographic data of each timing corresponding to each specified timing into the relational expression 912. This value calculated by indicates the predicted value of the etching amount of each circumferential C i expected to be obtained by the circumference C i for each etching process. As described above, by using the relational expression 912, the etching amount of the substrate W can be predicted from the thermography obtained by imaging including the peripheral area PA1 around the substrate W.
  • the determination threshold value 914 is set for the etching determination unit 9031 to determine whether or not the predicted value of the etching amount indicated by the feature value is appropriate in advance.
  • the determination threshold value 914 is, for example, the in-plane average value Y Ave of the etching amounts calculated by the following equation (2) (the average value of the etching amounts Y 1 to Y n of the circumferences C 1 to C n of the substrate W). May be included in the pass / fail reference value (maximum value ST1 max and minimum value ST1 min ).
  • the characteristic value calculation unit 902 may calculate the in-plane average value Y Ave as the characteristic value from the etching amounts Y 1 to Y n (predicted value) obtained from the relational expression 912 (regression function).
  • the determination threshold value 914 is the maximum value in the in-plane range Y Ran (the etching amount Y 1 to Y n of each circumference C 1 to C n of the substrate W) calculated by the following equation (3).
  • a pass / fail reference value (maximum value ST2 max ) for the minimum value difference) may be included.
  • the feature value calculation unit 902 may calculate the in-plane range Y Ran as a feature value from the etching amounts Y 1 to Y n (predicted value) obtained from the relational expression 912 (regression function).
  • FIG. 6 is a diagram showing the first half of the etching process sequence.
  • FIG. 7 is a diagram showing the latter half of the etching process sequence.
  • Each process shown in FIGS. 6 and 7 is performed under the control of the control unit 9 unless otherwise specified.
  • the sequence shown in FIGS. 6 and 7 is from the stage before the substrate W to be etched is loaded into the single cleaning processing unit 1 to the stage after the substrate W is processed by the etching liquid and then unloaded. Shows a series of processing of. It is not essential that the processes shown in FIGS. 6 and 7 be executed, and some of them may be omitted. In addition, each process may be executed in a different order as long as no contradiction occurs.
  • thermography is acquired (FIG. 6: step S101). Specifically, the thermography camera 70 images the imaging area PA, and the thermography generation unit 901 generates thermography based on the output signal thereof. Since the substrate W is not held by the substrate holding stage 20, the generated thermography includes information on the temperature distribution in the upper surface 21 of the substrate holding stage 20 and the peripheral area PA1.
  • the characteristic value calculation unit 902 substitutes the thermography into the relational expression 912 to calculate the characteristic value (FIG. 6: step S102).
  • the relational expression 912 used here is a regression function generated from the data set of the thermography and the etching amount before the substrate loading. By substituting the thermography into this relational expression 912, the predicted value of the etching amount before the substrate is loaded can be obtained. Further, the characteristic value calculation unit 902 calculates the characteristic value for the etching determination of the next step from the predicted value obtained from the relational expression 912.
  • the characteristic value is, for example, the in-plane average value Y Ave of the etching amount (predicted value) or the in-plane range Y Ran .
  • the etching determination unit 9031 makes an etching determination (FIG. 6: step S103). That is, the etching determination unit 9031 determines the quality of the etching process based on the comparison between the feature value obtained in step S102 and the determination threshold value 914.
  • the pass / fail reference value (maximum value ST1 max and minimum value ST1 min ) of the in-plane average value Y Ave of the etching amount is set as the determination threshold value 914, the circumferences C 1 to C calculated as the characteristic values are set. It may be determined whether or not the in-plane average value of n is between the minimum value ST1 min and the maximum value ST1 max , which are the quality reference values. If the in-plane average value Y Ave is within the range of the quality standard value, a positive evaluation is given, and if it is in the range image, a negative evaluation is given.
  • the etching amount (maximum value ST2 max) is set as the determination threshold value 914, whether the calculated plane range Y Ran as a characteristic value less than the quality reference value not It is good to judge whether or not. If the in-plane range Y Ran is equal to or less than the pass / fail reference value, a positive evaluation is given, and if it exceeds the pass / fail reference value, a negative evaluation is given.
  • Step S104 the output control unit 9034 of the prescribed process execution unit 903 executes the process of displaying the positive / negative evaluation according to the result of the etching determination on the display unit 92 or the process of informing the notification unit 94.
  • the process of step S104 is an example of the regulation process.
  • the schedule changing unit 9033 determines whether to change the processing schedule of the substrate W (FIG. 6: step S105). Specifically, when the etching determination result of step S103 is affirmative, the temperature distribution of the upper surface 21 of the substrate holding stage 20 and the peripheral area PA1 is in a preferable state. Therefore, the schedule changing unit 9033 may determine in step S105 that the process schedule need not be changed. In this case, the following steps S106 and 107 are skipped.
  • step S103 If the etching determination result in step S103 is negative, it is considered that the temperature distribution of the upper surface 21 of the substrate holding stage 20 and the peripheral region PA1 is not suitable for the etching process. Therefore, the schedule changing unit 9033 may determine in step S105 that the processing schedule needs to be changed. In this case, the next step S106 is performed.
  • Step S106 is a step in which the schedule changing unit 9033 determines whether or not the carry-in to the chamber 10 is prohibited. For example, when the feature value acquired in step S102 deviates from the determination threshold value 914 by more than a predetermined size, it is determined that the loading of the substrate W into the corresponding chamber 10 is prohibited. When carrying-in is prohibited (YES in step S106), the processing schedule is changed so as not to be carried-in (FIG. 6: step S106a). Further, the schedule changing unit 9033 causes the display unit 92 to display a warning indicating that the carry-in is prohibited, and causes the notification unit 94 to notify (FIG. 6: step S106b). Then, the control unit 9 ends the sequence of the etching process.
  • step S106 if the carry-in of the substrate W is not prohibited (NO in step S106), the schedule changing unit 9033 changes the process schedule so as to delay the carry-in time (FIG. 6: step S107).
  • Each process of changing the transfer schedule such as steps S106a and 107, is an example of a specified process that is performed according to the result of the etching determination.
  • the schedule changing unit 9033 may change the processing schedule so as to uniformly prohibit the loading of the substrate W into the corresponding chamber 10.
  • the temperature control unit 9032 of the prescribed process execution unit 903 determines whether to change the temperature of the peripheral area PA1 (FIG. 6: step S108). This determination may be performed based on, for example, a comparison (for example, comparison of average values) between the thermography obtained in step S101 and the standard thermography prepared before the substrate loading.
  • the temperature control unit 9032 determines to change the temperature (YES in step S108)
  • the temperature control unit 9032 changes the temperature according to the state of the thermography (FIG. 6: step S109). For example, when the thermography shows a temperature higher than the standard, the heat source 25 reduces the amount of heat applied to the substrate holding stage 20, and in the opposite case, the heat source 25 increases the amount of heat applied to the substrate holding stage 20. In this way, the temperature controller 9032 changes the temperatures of the peripheral area PA1 and the upper surface 21 of the substrate holding stage 20.
  • the process of changing the temperature of the peripheral area PA1 is an example of the defining process performed according to the result of the etching determination.
  • step S109 is skipped.
  • the main transfer robot 103 carries in the substrate W to be etched into the chamber 10 (FIG. 6: step S110).
  • the substrate W carried into the chamber 10 is held by the substrate holding stage 20 (FIG. 6: step S111).
  • the control unit 9 moves the nozzle 30 to the processing position TP1 so that the processing liquid can be supplied to the upper surface W1 of the substrate W.
  • the spin motor 22 starts rotating the substrate W (FIG. 7: step S112).
  • the rotation speed of the substrate W reaches a predetermined rotation speed (for example, 300 rpm)
  • the etching liquid supply unit 37 of the processing liquid supply unit 36 supplies the etching liquid to the nozzle 30.
  • the etching liquid is supplied from the nozzle 30 to the upper surface W1 of the substrate W (FIG. 7: step S113).
  • the etching liquid supplied to the substrate W spreads over the entire upper surface W1 of the substrate W by the rotation of the substrate W to form a liquid film. As a result, the etching reaction proceeds on the entire upper surface W1.
  • thermography generation unit 901 generates a thermography from the imaged data of the thermography camera 70.
  • the thermography obtained at this stage includes information on the temperature distribution in the upper surface W1 of the substrate W and the peripheral area PA1.
  • the characteristic value calculation unit 902 substitutes the thermography into the relational expression 912 to calculate the characteristic value (FIG. 7: step S115).
  • the relational expression 912 used here is a regression function generated from the data set of the thermography and the etching amount in the etching liquid supply stage after the substrate is loaded. By substituting the thermography into this relational expression 912, the predicted value of the etching amount at the etching solution supply stage can be obtained. Further, the feature value calculation unit 902 calculates the feature value from the predicted value obtained from the relational expression 912 for the etching determination of the next step.
  • the characteristic value is, for example, the in-plane average value Y Ave of the etching amount (predicted value) or the in-plane range Y Ran .
  • the etching determination unit 9031 makes an etching determination (FIG. 7: step S116). That is, the etching determination unit 9031 determines the quality of the etching process based on the comparison between the feature value obtained in step S102 and the determination threshold value 914. This determination process is similar to step S103 shown in FIG.
  • Step S117 The process of step S117 is an example of the regulation process.
  • the schedule changing unit 9033 determines whether to change the processing schedule according to the etching determination result (FIG. 7: step S118).
  • the etching determination result of step S103 is a positive evaluation
  • the temperature distribution of the upper surface W1 of the substrate W and the peripheral region PA1 is in a preferable state.
  • the schedule changing unit 9033 may determine in step S118 that the processing schedule need not be changed. In this case, the next step S119 is skipped.
  • the schedule changing unit 9033 may determine in step S118 that the processing schedule needs to be changed. In this case, the schedule changing unit 9033 changes the processing schedule so that the supply time of the etching liquid is changed (FIG. 7: step S119).
  • the temperature control unit 9032 of the prescribed process execution unit 903 determines whether to change the temperature of the peripheral area PA1 (FIG. 7: step S120). This determination may be performed based on, for example, comparison (for example, comparison of average values) between the thermography obtained in step S114 and the standard thermography prepared in advance in the etching solution supply stage.
  • the temperature control unit 9032 determines to change the temperature (YES in step S120)
  • the temperature control unit 9032 changes the temperature according to the state of the thermography (FIG. 7: step S121). For example, when the thermography shows a temperature higher than the standard, the heat source 25 reduces the amount of heat applied to the substrate holding stage 20, and in the opposite case, the heat source 25 increases the amount of heat applied to the substrate holding stage 20. In this way, the temperature controller 9032 changes the temperatures of the peripheral region PA1 and the upper surface W1 of the substrate W.
  • the process of changing the temperature of the peripheral area PA1 is an example of the defining process performed according to the result of the etching determination.
  • step S121 is skipped.
  • step S121 the control unit 9 controls the processing liquid supply unit 36 to stop the supply of the etching liquid to the nozzle 30 and start the supply of the rinse liquid.
  • the rinse liquid is supplied from the nozzle 30 to the upper surface W1 of the substrate W (FIG. 7: step S122).
  • the control unit 9 stops the supply of the rinse liquid to the nozzle 30.
  • Step S123 the control unit 9 controls the spin motor 22 to increase the rotation speed.
  • the rinse liquid remaining on the upper surface W1 of the substrate W is scattered radially outward. Thereby, the upper surface W1 of the substrate W is dried.
  • the control unit 9 stops the rotation of the substrate W.
  • the substrate holding stage 20 releases the substrate W by releasing the suction of the substrate W.
  • the main transfer robot 103 carries out the substrate W from the chamber 10 (FIG. 7: step S124).
  • ⁇ Effect> According to the substrate processing apparatus 100, not only the temperature distribution of the occupied area occupied by the substrate W but also the temperature distribution of the surrounding area PA1 around it is acquired. By substituting the temperature distribution of the peripheral area PA1 into the relational expression 912, the feature value regarding the estimated blood of the etching amount is calculated. Therefore, the predicted etching amount can be calculated accurately.
  • FIG. 7 is a diagram showing the cleaning processing unit 1 and the control section 9A of the second embodiment.
  • the control unit 9A of the second embodiment includes a feature value calculation unit 902A and a default process execution unit 903A.
  • the default process execution unit 903A includes an etching determination unit 9031A.
  • the feature value calculation unit 902A calculates a feature vector, which is an array of a plurality of types of feature amounts, as a feature value from the thermography generated by the thermography generation unit 901.
  • a feature amount for example, the sum of pixel values of the thermographic image or the standard deviation of pixel values can be adopted. Further, the pixel value of each pixel of the thermography may be directly used as the feature vector.
  • the etching determination unit 9031A performs the etching determination using the classifier K2 that classifies between the good etching class and the poor etching class based on the feature vector calculated from the thermography.
  • the good etching class is a class showing that the etching process is good
  • the poor etching class is a class showing that the etching process is bad.
  • the etching determination unit 9031A gives a positive evaluation.
  • the etching determination unit 9031A gives a negative evaluation.
  • the classifier K2 performs the etching process under different conditions in the cleaning processing unit 1, and obtains the thermography (temperature distribution) obtained at that time and the etching of the substrate W. Generated by machine learning using a quantity data set. Specifically, teacher data in which a class is taught based on the etching amount result is prepared for each thermography. When teaching a class for thermography, it is advisable to teach a good etching class if the actual etching amount is good, and teach a poor etching class for the opposite. As a result, thermography (specifically, a feature vector) and teacher data composed of a plurality of taught classes are prepared in advance. Then, the classifier K2 is generated by performing machine learning using the teacher data. As the machine learning, a known method such as a neural network, a decision tree, a support vector machine (SVM), or discriminant analysis may be adopted.
  • SVM support vector machine
  • the generation unit that generates the classifier K2 by machine learning may be included in the substrate processing apparatus 100, or may be included in an apparatus (server or the like) outside the substrate processing apparatus 100. In the latter case, the classifier K2 may be provided to the substrate processing apparatus 100 via a network or various portable media.
  • a feature vector is calculated as a feature value from thermography of a region including the peripheral region PA1, and good etching or poor etching is determined based on the feature vector. Therefore, the quality of the etching can be accurately determined at each stage of the etching process. Further, it is possible to perform a prescribed process suitable for the etching process according to the result of the etching determination.

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Abstract

基板のエッチング処理を好適に行う技術を提供する。基板保持ステージ20は既定位置に基板Wを保持する。エッチング液供給部37およびノズル30は、既定位置の基板Wにエッチング液を供給する。スピンモータ22は基板保持ステージ20を既定の回転軸線Ax1まわりに回転させる。サーモグラフィカメラ70は、チャンバ10内の処理空間TS1のうち、既定位置に配された場合に基板Wが占有する基板領域の周りの周辺領域PA1のサーモグラフィ(温度分布)を取得する。特徴値演算部902は、サーモグラフィから、エッチング液を用いたエッチング処理によるエッチング量に関する特徴値を算出する。エッチング判定部9031は、算出された特徴値に基づいて、エッチング処理の可否を判定する。

Description

基板処理装置および基板処理方法
 本発明は、基板をエッチングする技術に関する。処理対象となる基板には、例えば、半導体基板、液晶表示装置および有機EL(Electroluminescence)表示装置などのFPD(Flat Panel Display)用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用基板、セラミック基板、太陽電池用基板、プリント基板などが含まれる。
 従来、エッチング液を基板の表面に供給して、エッチングすることが行われている。本願発明に関連する先行技術としては、例えば特許文献1,2に記載のものがある。特許文献1,2は、基板表面の温度を監視すること、および基板の温度が目標温度に到達するとエッチング処理液の供給を停止することによって、基板が適切な温度である状態でエッチング処理を行うことを開示している。
特開2015-191895号公報 特開2017-201723号公報
 しかしながら、エッチング処理は、基板の温度だけではなく、基板の周囲の温度の影響を受ける可能性があった。従来技術は、基板表面の温度のみ監視しており、基板周囲の環境温度がエッチングに与える影響が考慮されていない。このため、基板周囲の部材からの輻射熱などによって、エッチング処理に不良が発生するおそれがあった。
 本発明は、基板のエッチング処理を好適に行う技術を提供することを目的とする。
 上記課題を解決するため、第1態様は、基板をエッチング処理する基板処理装置であって、内部に処理空間を有するチャンバと、前記チャンバ内における既定位置に基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に保持された前記基板にエッチング液を供給するエッチング液供給部と、前記基板保持部を既定の回転軸線まわりに回転させる回転部と、前記チャンバ内のうち、前記既定位置に配された場合に前記基板が占有する基板領域の周りの周辺領域における温度分布を取得する温度分布取得部と、前記温度分布から、前記エッチング液を用いたエッチング処理による前記基板のエッチング量に関する特徴値を算出する特徴値演算部とを備える。
 第2態様は、第1態様の基板処理装置であって、前記特徴値と予め定められた閾値との比較に基づいて、前記基板に対するエッチング処理の良否を判定するエッチング判定部をさらに含む。
 第3態様は、第1態様または第2態様の基板処理装置であって、前記特徴値演算部は、前記温度分布と前記エッチング量との関係を示す関係式とから前記特徴値を算出する。
 第4態様は、第3態様の基板処理装置であって、前記エッチング処理における規定タイミングでの前記温度分布、および当該エッチング処理が行われた前記基板のエッチング量に基づいて、前記関係式を生成する関係式生成部をさらに備える。
 第5態様は、第4態様の基板処理装置であって、前記特徴値演算部は、前記エッチング処理における前記規定タイミングに対応するタイミングの前記温度分布を前記関係式に代入することによって、前記特徴値を算出する。
 第6態様は、第3態様から第5態様のいずれか1つの基板処理装置であって、前記エッチング量は、前記回転軸線を中心とする、異なる半径の各円周上におけるエッチング量である。
 第7態様は、第1態様から第6態様のいずれか1つの基板処理装置であって、前記温度分布取得部は、前記基板保持部によって保持される基板が配置される領域を撮像領域に含むサーモグラフィカメラを有し、前記温度分布は、サーモグラフィである。
 第8態様は、第7態様の基板処理装置であって、前記関係式は、前記サーモグラフィを構成する各画素値が示す温度を独立変数とし、前記異なる半径の各円周上のエッチング量を従属変数とする回帰関数である。
 第9態様は、第1態様から第8態様のいずれか1つの基板処理装置であって、前記特徴値演算部は、前記基板保持部が前記基板を保持していない状態で取得される前記温度分布から前記特徴値を算出する。
 第10態様は、第9態様の基板処理装置であって、前記特徴値に応じて、前記既定位置に配された基板及び前記周辺領域の温度を変更する温度変更部をさらに備える。
 第11態様は、第9態様または第10態様の基板処理装置であって、前記特徴値に応じて、前記チャンバに前記基板が搬入される時間を規定したスケジュールを変更するスケジュール変更部をさらに備える。
 第12態様は、第1態様から第8態様のいずれか1つの基板処理装置であって、前記特徴値演算部は、前記基板保持部が前記基板を保持している状態で取得される前記温度分布から前記特徴値を算出する。
 第13態様は、第12態様の基板処理装置であって、前記特徴値に応じて、前記既定位置に配された基板及び前記周辺領域の温度を変更する温度変更部をさらに備える。
 第14態様は、第12態様または第13態様の基板処理装置であって、前記特徴値に応じて、前記チャンバに前記基板が搬入される時間を規定したスケジュールを変更するスケジュール変更部をさらに備える。
 第15態様は、基板処理方法であって、a)チャンバ内における既定位置に基板を保持することと、b)工程a)によって前記既定位置にある前記基板を回転軸線まわりに回転させることと、c)工程b)によって回転する前記基板の表面にエッチング液を供給することと、d)前記チャンバ内において、前記既定位置に配された場合に前記基板が占有する基板領域の周りの周辺領域における温度分布を取得することと、e)工程d)によって取得された前記温度分布から、前記基板に対する前記エッチング液を用いたエッチング処理を評価するための特徴値を算出することとを含む。
 第1態様の基板処理装置によると、基板が配される領域周辺の温度分布から、基板のエッチング量に関する特徴値が算出される。このため、この特徴値に基づいて、基板の周囲の温度によってエッチング不良が発生するかどうかを適切に評価できる。
 第2態様の基板処理装置によると、オペレータが閾値を適宜設定することによって、周辺領域の温度分布から、基板に対するエッチング処理の可否を適切に判定できる。
 第3態様の基板処理装置によると、関係式に温度分布を代入することによって、エッチング量の予測値を算出できる。
 第4態様の基板処理装置によると、規定タイミングの温度分布からエッチング量を予測する関係式を求めることができる。
 第5態様の基板処理装置によると、特徴値を算出するために関係式に代入される温度分布の取得タイミングが、関係式生成に用いられた温度分布の規定タイミングに合わせられる。このため、関係式と温度分布とから、特徴値を適切に取得できる。
 第6態様の基板処理装置によると、エッチング処理が基板を回転させながら行われるため、基板上における同一円周上のエッチング量はほぼ均一である。このため、異なる半径の各円周上のエッチング量を取得することによって、基板上のエッチング量の分布を効率的に取得できる。
 第7態様の基板処理装置によると、サーモグラフィカメラで撮像することによって、基板が配される領域周辺の温度分布を容易に取得できる。
 第8態様の基板処理装置によると、基板を回転させながらエッチング液で処理した場合、異なる半径の各円周上ではエッチング量がほぼ同じとなる。このため、異なる半径の円周上のエッチング量を従属変数とすることによって、従属変数を減らすことができる。これにより、基板の各地点のエッチング量を求めるための関係式を適切かつ効率的に生成できる。
 第9態様の基板処理装置によると、基板保持部に基板が保持される前から、基板が配される領域周辺の温度分布がエッチングに適しているかどうかを、特徴値に基づき検査できる。
 第10態様の基板処理装置によると、基板が配される領域周辺の温度分布を、エッチング処理に適するように変更できるため、好適なエッチング処理を実施できる。
 第11態様の基板処理装置によると、基板が配される領域周辺の温度分布が適切な温度となるように基板の搬入を遅らせることができる。これにより、基板にエッチング処理の不良を抑制できる。
 第12態様の基板処理装置によると、基板保持部に基板が保持された後において、基板が配される領域周辺の温度分布がエッチングに適しているかどうかを、特徴値に基づいて検査できる。
 第13態様の基板処理装置によると、基板周辺の温度分布を、エッチング処理に適するように変更できるため、エッチング処理を好適に実施できる。
 第14態様の基板処理装置によると、基板周辺の温度分布がエッチング処理に適した温度となるまで基板の搬入を遅らせることができる。これにより、エッチング処理の不良を抑制できる。
 第15態様の基板処理方法によると、基板が配される領域周辺の温度分布から、基板のエッチング量に関する特徴値が算出される。このため、この特徴値に基づいて、基板の周囲の温度によってエッチング不良が発生するかどうかを適切に評価できる。
第1実施形態の基板処理装置100の全体構成を示す図である。 第1実施形態の洗浄処理ユニット1の概略平面図である。 第1実施形態の洗浄処理ユニット1および制御部9を示す図である。 サーモグラフィTH1を概念的に示す図である。 基板Wの上面W1を示す図である。 エッチング処理のシーケンスの前半部を示す図である。 エッチング処理のシーケンスの後半部を示す図である。 第2実施形態の洗浄処理ユニット1および制御部9Aを示す図である。
 以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。図面においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数が誇張又は簡略化して図示されている場合がある。
 相対的または絶対的な位置関係を示す表現(例えば「一方向に」「一方向に沿って」「平行」「直交」「中心」「同心」「同軸」等)は、特に断らない限り、その位置関係を厳密に表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる範囲で相対的に角度または距離に関して変位された状態も表すものとする。等しい状態であることを示す表現(例えば「同一」「等しい」「均質」等)は、特に断らない限り、定量的に厳密に等しい状態を表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる差が存在する状態も表すものとする。形状を示す表現(例えば、「四角形状」または「円筒形状」等)は、特に断らない限り、幾何学的に厳密にその形状を表すのみならず、同程度の効果が得られる範囲で、例えば凹凸や面取り等を有する形状も表すものとする。一の構成要素を「備える」「具える」「具備する」「含む」又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的表現ではない。「A上のB」との表現は、特に断らない限り、2つの要素A,Bが接している場合のほか、2つの要素A,Bが離れている場合も含む。
 <1.第1実施形態>
 図1は、第1実施形態の基板処理装置100の全体構成を示す図である。基板処理装置100は、処理対象である基板Wを1枚ずつ処理する枚葉式の処理装置である。基板処理装置100は、円形薄板状であるシリコン基板である基板Wに対して、エッチング液および純水などのリンス液を用いて洗浄処理を行った後、乾燥処理を行う。エッチング液としては、フッ酸や硝酸などを含む各種の薬液を採用してもよい。リンス液としては、純水や超純水などの各種の液体を採用してもよい。以下の説明では、エッチング液とリンス液を総称して「処理液」と称する場合がある。
 基板処理装置100は、複数の洗浄処理ユニット1、インデクサ102および主搬送ロボット103を備える。
 インデクサ102は、装置外から受け取った処理対象の基板Wを装置内に搬送するとともに、洗浄処理が完了した処理済みの基板Wを装置外に搬出する。インデクサ102は、複数のキャリア(図示省略)を載置するとともに移送ロボット(図示省略)を備える。キャリアとしては、基板Wを密閉空間に収納するFOUP(Front Opening Unified Pod)やSMIF(Standard Mechanical InterFace)ポッド、あるいは、基板Wを外気にさらすOC(Open Cassette)を採用してもよい。移送ロボットは、キャリアと主搬送ロボット103との間で基板Wを移送する。
 洗浄処理ユニット1は、1枚の基板Wに対して液処理および乾燥処理を行う。基板処理装置100には、12個の洗浄処理ユニット1が配置されている。具体的には、各々が鉛直方向に積層された3個の洗浄処理ユニット1を含む4つのタワーが、主搬送ロボット103の周囲を取り囲むようにして配置されている。図1では、3段に重ねられた洗浄処理ユニット1の1つを概略的に示している。なお、基板処理装置100における洗浄処理ユニット1の数量は、12個に限定されるものではなく、適宜変更してもよい。
 主搬送ロボット103は、洗浄処理ユニット1を積層した4個のタワーの中央に設置されている。主搬送ロボット103は、インデクサ102から受け取った処理対象の基板Wを各洗浄処理ユニット1に搬入する。また、主搬送ロボット103は、各洗浄処理ユニット1から処理済みの基板Wを搬出してインデクサ102に渡す。
 <洗浄処理ユニット1>
 以下、基板処理装置100に搭載された12個の洗浄処理ユニット1のうちの1つに説明するが、他の洗浄処理ユニット1についても、ノズル30の配置関係が異なる点以外は、同一の構成を有する。
 図2は、第1実施形態の洗浄処理ユニット1の概略平面図である。図3は、第1実施形態の洗浄処理ユニット1および制御部9を示す図である。図2は基板保持ステージ20に基板Wが保持されていない状態を示しており、図3は基板保持ステージ20に基板Wが保持されている状態を示している。
 洗浄処理ユニット1は、チャンバ10内に、基板Wを水平姿勢(基板Wの表面の法線が鉛直方向に沿う姿勢)に保持する基板保持ステージ20と、基板保持ステージ20に保持された基板Wの上面に処理液を供給するためのノズル30と、基板保持ステージ20の周囲を取り囲む処理カップ40と、基板保持ステージ20の上方空間を撮像するサーモグラフィカメラ70とを備える。
 チャンバ10は、内部に基板を処理する処理空間TS1を有する。鉛直方向に沿って四方を取り囲む側壁、側壁の上側を閉塞する天井壁、側壁11の下側を閉塞する床壁13を備える。側壁11、天井壁12、および床壁13に囲まれた空間が、処理空間TS1を形成する。チャンバ10の側壁11の一部には、チャンバ10に対して主搬送ロボット103が基板Wを搬出入するための搬出入口およびその搬出入口(いずれも図示省略)を開閉するシャッターが設けられている。
 基板保持ステージ20は、鉛直方向に沿って延びる回転軸24の上端に固定されている。基板保持ステージ20の下端中央部は、回転軸24に接続されている。回転軸24にはスピンモータ22が接続されている。スピンモータ22は、制御部9からの制御命令にしたがって、回転軸24を回転軸線Ax1まわりに回転させる。スピンモータ22は、回転軸24を回転させることによって、基板保持ステージ20を水平面内にて回転させる。基板保持ステージ20は、チャンバ10内における既定位置に基板Wを保持する基板保持部の一例である。スピンモータ22および回転軸24は、基板保持部である基板保持ステージ20を既定の回転軸線Ax1まわりに回転させる回転部の一例である。基板保持ステージ20、スピンモータ22、および回転軸24の周囲は、カバー部材23によって取り囲まれている。
 基板保持ステージ20は、円盤形状を有している。基板保持ステージ20の外径は、基板保持ステージ20に保持される円形の基板Wの径よりも小さくなっている。基板保持ステージ20は、保持対象の基板Wの下面の一部と対向する上面21を有する。上面21には、複数の吸引孔が分散して設けられている。各吸引孔は真空ポンプなどの吸引手段に接続されている。基板Wが基板保持ステージ20の上面21に載置された状態で、吸引手段を動作させると、基板Wと上面21との間の雰囲気が各吸引孔に吸引される。これによって、基板Wが上面21に吸着される。基板保持ステージ20は、基板チャンバ内における既定位置に基板を保持する基板保持部の一例である。
 なお、基板保持部が基板Wを吸着する基板保持ステージ20を備えていることは必須ではない。例えば、基板保持部が、基板Wの外縁部の異なる箇所を支持することによって、基板Wを挟持する複数のチャックピンを備えていてもよい。
 基板保持ステージ20が基板Wを保持した状態にて、スピンモータ22が回転軸24を回転させると、基板Wの中心を通る鉛直方向に沿った回転軸線Ax1まわりに基板Wが回転する。なお、スピンモータ22の駆動は制御部9によって制御される。以下の説明では、回転軸線Ax1に直交する水平方向を「径方向」という。また、径方向において回転軸線Ax1に向かう方向を「径方向内方」といい、径方向において回転軸線Ax1から離れる方向を「径方向外方」という。
 ノズル30は、吐出ヘッド31a,31b、およびノズルアーム32を備える。吐出ヘッド31a,31bは、ノズルアーム32の先端に取り付けられている。ノズルアーム32の基端側はノズル基台33に固定して連結されている。ノズル基台33に設けられたモータ332(ノズル移動部。図2参照)によって鉛直方向に沿った軸のまわりで回動可能とされている。
 ノズル基台33が回動することにより、図2中の矢印AR34にて示すように、ノズル30は、基板保持ステージ20の上方位置と処理カップ40よりも外側の待機位置との間で水平方向に沿って円弧状に移動する。ノズル基台33の回動によって、すなわち、ノズル30は基板保持ステージ20の上面21の上方にて揺動する。詳細には、基板保持ステージ20よりも上方において、水平方向に延びる既定の処理位置TP1に移動する。なお、ノズル30を処理位置TP1に移動させるとは、ノズル30の先端部の吐出ヘッド31a,31bを処理位置TP1に移動させることと同意である。
 ノズル30には、処理液供給部36が接続されている。処理液供給部36は、エッチング液供給部37と、リンス液供給部38を含む。エッチング液供給部37は、吐出ヘッド31aに接続されており、吐出ヘッド31aにエッチング液を供給する。吐出ヘッド31aは、回転中の基板Wの上面に向けてエッチング液を吐出する。リンス液供給部38は、吐出ヘッド31bに接続されており、吐出ヘッド31bにリンス液を供給する。吐出ヘッド31bは、回転中の基板Wの上面に向けてリンス液を吐出する。
 エッチング液供給部37は、エッチング液の供給源と吐出ヘッド31aとを接続する配管371、および配管371に設けられたバルブ372を備える。リンス液供給部38は、リンス液の供給源と吐出ヘッド31bとを接続する配管381、および配管381に設けられたバルブ382を備える。供給バルブ372,382は、制御部9からの制御信号に応じて、各配管371,381を開閉する。これにより、各吐出ヘッド31a,31bに対する処理液の供給がオン/オフ制御されると同時に、各吐出ヘッド31a,31bから処理液の吐出がオン/オフ制御される。
 なお、ノズル30に設けられる吐出ヘッドの数は、2つに限定されるものではなく、1つ、または3つ以上であってもよい。また、処理液の種類毎に吐出ヘッドが設けられていてもよいし、2種類以上の処理液が同じ吐出ヘッドから吐出されるようにしてもよい。また、ノズル30とは別に、基板Wに処理液を供給するノズルが設けられてもよい。
 以上のように、ノズル30(詳細には各吐出ヘッド31a,31b)は、処理位置TP1にて停止して、処理液を吐出する。ノズル30から吐出された処理液は、基板保持ステージ20に保持された既定位置の基板Wの上面に着液する。
 基板保持ステージ20の内部には、熱源25が内蔵されている。熱源25は、制御部9からの制御信号に応じて熱を発生させる。これにより、基板保持ステージ20および基板保持ステージ20の周辺に配置された要素の温度が変更される。これによって、基板保持ステージ20に保持された基板Wを加熱できる。熱源25は、既定位置に配された基板Wおよびその周辺領域PA1の温度を変更する温度変更部を構成し得る。
 基板Wの温度を変更する温度変更部は、基板保持ステージ20に内蔵された熱源25に限定されない。例えば、温度変更部として、基板保持ステージ20外であって、かつチャンバ10の処理空間TS1内に設けられ、輻射熱を基板Wに与える熱源を採用してもよい。また、温度変更部として、基板保持ステージ20またはその周辺を冷却する冷却機構が設けられてもよい。
 処理カップ40は、基板保持ステージ20の外周を取り囲み可能な円筒状を有している。処理カップ40の上側部分は、鉛直上向き及び径方向内方に向けて傾斜する形状を有する。基板Wが基板保持ステージ20に保持されると、処理カップ40の上記上側部分が当該基板Wの周囲を取り囲む状態となる。
 基板保持ステージ20に保持された基板Wの上面に処理液が供給されると、当該処理液は基板Wの回転によって径方向外方に振り切られる。処理カップ40は、当該上側部分の内周面で、基板Wから振り切られた処理液を受け止める。内周面に受け止められた処理液は落下して、チャンバ10から適宜排出される。なお、基板Wは、処理カップ40における上側部分よりも下側の部分で取り囲まれるようにしてもよい。
 処理カップ40の上端部を鉛直方向に昇降させる機構が設けられてもよい。この場合、基板Wを基板保持ステージ20上に搬入する際には処理カップ40の上端を上面21よりも下側に下降させることによって、基板Wが処理カップ40と干渉することを抑制できる。
 サーモグラフィカメラ70は、赤外線センサなどの熱を検出する半導体センサ、集光レンズなどの光学系を備えている。サーモグラフィカメラ70の撮像方向(すなわち、撮像光学系の光軸方向)は、基板保持ステージ20に保持された基板Wの上面を撮像するため、基板W上面の回転中心(またはその近傍)に向かって斜め下向きに設定されている。水平方向については、図2において破線で囲まれた撮像領域PAがサーモグラフィカメラ70の視野に含まれる。
 サーモグラフィカメラ70の撮像領域PAは、チャンバ10内の処理空間TS1のうち、基板Wが基板保持ステージ20に保持された場合に当該基板Wが占有する基板領域の周りの周辺領域PA1を含むように設定されている。
 サーモグラフィカメラ70の半導体センサから出力される電気信号は、制御部9に入力される。制御部9のサーモグラフィ生成部901は、入力された電気信号に応じて、サーモグラフィを生成する。サーモグラフィは、サーモグラフィカメラ70の撮像領域PA(周辺領域PA1を含む。)における温度分布を示す情報の一例である。
 図3に示す例では、周辺領域PA1には、処理カップ40の上端部や、基板Wの上面W1(基板Wがない場合には、基板保持ステージ20の上面21)、処理位置TP1にあるノズル30の吐出ヘッド31a,31bの先端部など、基板Wの周囲に配置される部材が含まれる。なお、周辺領域PA1に、チャンバ10の側壁11、ノズルアーム32などの各要素の一部分が含められてもよい。
 基板Wが基板保持ステージ20に保持されていない場合(すなわち、基板Wが既定位置に存在しない場合)、取得されるサーモグラフィには、基板保持ステージ20の上面21における温度分布が含まれる。基板Wが基板保持ステージ20に保持されている場合(すなわち、基板Wが既定位置に存在する場合)、基板保持ステージ20の上面21は基板Wの裏側に配された状態となる。このため、取得されるサーモグラフィには、上面21の温度分布は含まれない。また、ノズル30が処理位置TP1に配された場合、ノズル30の一部(例えば、吐出ヘッド31a,31b)などがサーモグラフィに含まれる。このように、状況に応じて、サーモグラフィカメラ70の撮像領域PA内に含まれる要素が変わることによって、サーモグラフィに含まれる要素も変化する。
 制御部9は、基板処理装置100の各要素の動作を制御する。制御部9のハードウェアとしての構成は、一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部9は、各種演算処理を行うCPU、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるROM、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるRAM、及び、制御用アプリケーションまたはデータ等を記憶する記憶部91を備えている。
 制御部9には、表示部92、操作部93、報知部94が接続されている。表示部92は、制御部9からの画像表示信号に応じて、各種画像を表示する表示装置である。操作部93は、オペレータの入力操作を受け付ける、マウスおよびキーボードなどの入力デバイスである。
 報知部94は、各洗浄処理ユニット1において、オペレータに通知すべき異常が発生した場合に、それを報知する機能を備える。報知部94として、ランプやブザーなど警報器を採用してもよい。例えば、報知部94は、各洗浄処理ユニット1で行われたエッチング処理が不良であるとエッチング判定部9031が判定した場合に、それを外部に報知する。なお、表示部92が、警告画面などの既定の画像を表示するようにしてもよい。このように、表示部92を報知部として機能させてもよい。
 CPUが記憶部91等に保存された制御用アプリケーションプログラムに従って動作することにより、制御部9は、サーモグラフィ生成部901、特徴値演算部902、規定処理実行部903、関係式生成部904として機能する。なお、これらの機能のうち一部または全部は、専用回路によってハードウェア的に実現されてもよい。
 サーモグラフィ生成部901は、サーモグラフィカメラ70の出力信号に基づいて、サーモグラフィを生成する。サーモグラフィは、サーモグラフィカメラ70の撮像領域における温度分布を示す画像である。
 特徴値演算部902は、サーモグラフィ生成部901が示す温度分布から、特徴値を算出する。特徴値は、洗浄処理ユニット1において実行されるエッチング液を用いたエッチング処理による基板Wのエッチング量に関する値である。
 規定処理実行部903は、特徴値演算部902が算出した特徴値に応じて規定処理を実行する。規定処理実行部903は、エッチング判定部9031、温度制御部9032、スケジュール変更部9033、出力制御部9034を含む。
 関係式生成部904は、周辺領域PA1における温度分布(サーモグラフィ)と、既定のエッチング処理が行われた後の基板Wのエッチング量との対応関係を示す関係式912を生成する。関係式912は、各洗浄処理ユニット1において実験的にエッチング処理が行うことによって取得されてもよい。また、シミュレーションによって関係式912が取得されてもよい。
 エッチング判定部9031は、適宜定められた判定用閾値914と特徴値演算部902によって算出された特徴値との比較に基づいて、基板Wに対するエッチング処理の良否を判定する。温度制御部9032は、サーモグラフィカメラ70によって取得されたサーモグラフィに応じて、熱源25を制御する。
 スケジュール変更部9033は、各洗浄処理ユニット1において実行される各処理の時間を規定したスケジュールを変更する。スケジュールには、例えば、各チャンバ10に基板Wが搬入される処理スケジュール、ノズル30から基板Wに吐出される処理液の吐出時間などが規定される。出力制御部9034は、出力装置である表示部92および報知部94の動作を制御する。例えば、出力制御部9034は、エッチング判定部9031が行った判定の結果に応じて、各種画像を表示部92に表示させたり、あるいは、報知部94に報知を行わせたりする。
 <関係式生成部904による関係式の生成処理>
 関係式912は、基板W周辺の周辺領域PA1の温度分布から、その温度分布状況下でエッチング処理を行った場合のエッチング量の予測値を求めるための数式である。関係式912は、エッチング量を目的変数(従属変数)、サーモグラフィが示す温度分布を説明変数(独立変数)とする重回帰分析によって求められる。
 具体的には、洗浄処理ユニット1において、異なる条件でエッチング処理が行われ、そのときに得られるサーモグラフィ、および基板Wのエッチング量のデータセットがあらかじめ準備される。異なる条件とは、処理条件は同一で生産ロットが異なる場合のほか、基板Wの加熱温度および周辺領域PA1の少なくとも一方の温度条件が異なる場合であってもよい。
 関係式912の独立変数(説明変数)に対応するサーモグラフィは、エッチング処理における規定タイミングにて取得される。エッチング処理は、主搬送ロボット103がチャンバ10に搬入する搬入段階、基板保持ステージ20に保持された基板Wにエッチング液を供給して処理するエッチング液供給段階、基板Wにリンス液を供給して処理するリンス液供給段階を含む。搬入段階は、基板Wが基板保持ステージ20に保持されていない状態である。このため、規定タイミングを搬入段階とした場合、取得されるサーモグラフィには、基板Wの上面W1の温度分布情報は含まれず、基板保持ステージ20の上面21の温度分布情報が含まれる。搬入段階より後の段階は、基板Wが基板保持ステージ20に保持された状態である。規定タイミングを搬入段階より後とした場合、取得されるサーモグラフィには基板Wにおける上面W1の温度分布情報が含まれる。
 図4は、サーモグラフィTH1を概念的に示す図である。サーモグラフィTH1は、例えば横640画素、縦480画素で構成される。各画素P(jは1からNの自然数)が持つ画素値Xは、各画素に対応する実位置の温度を示している。
 図5は、基板Wの上面W1を示す図である。エッチング量は、異なる条件で行われた各エッチング処理の後に測定される。エッチング量は、基板Wの上面W1における特定の1地点のみで測定されてもよいし、あるいは、上面W1における異なる複数地点で測定されてもよい。また、例えば、図5に示すように、回転軸線Ax1を中心として、異なる半径r(iは1からnの自然数)の円周C各々についてエッチング量Yが求められてもよい。この場合、各円周について、1つの円周C上の複数地点で測定されたエッチング量の平均値をその円周Cにおけるエッチング量Yとしてもよい。あるいは、各円周について、1つの円周C上の1地点のみで測定されたエッチング量をその円周Cのエッチング量Yとしてもよい。
 このように、円周C毎にエッチング量を求める理由は、同一の円周C上ではエッチング量が均一になりやすいと考えられるためである。洗浄処理ユニット1では、エッチング液の供給は、回転中の基板Wに対して行われるため、基板Wの中心(回転軸線Ax1)付近に供給されたエッチング液は、基板Wの中心から同心円状に広がる。このため、エッチング処理中のエッチング液の厚さは、各円周において1周にわたりほぼ同じになりやすい。また、基板Wが回転するため、基板W周りの周辺領域PA1における温度分布がエッチングに与える影響は、各円周において1周にわたり均一になると考えられる。このため、基板Wにおけるエッチング量は、同一の円周C上では均一になるい。したがって、異なる半径の円周毎にエッチング量を求めることによって、基板Wの上面W1におけるエッチング状況を適切に把握できる。
 以上のように、サーモグラフィの画素値Xおよびエッチング量Yのデータセットが準備されると、関係式生成部904は重回帰分析によって、回帰関数である関係式912を求める。具体的には、エッチング量Yを目的変数(従属変数)とし、サーモグラフィの画素値Xを説明変数(独立変数)として、円周C(半径距離r)毎に次式(1)で示される回帰関数におけるα(iは1からNの自然数)およびβij(jは1からnの自然数)が重回帰分析によって求められる。重回帰分析として、L1正規化(Lasso)回帰、L2正規化(Ridge)回帰、L1+L2(Elastic Net)正規化回帰などの各種機械学習手法を採用してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 なお、規定タイミングは、1つだけに限定されるものではない。例えば、複数の規定タイミングが設定されてもよい。この場合、規定タイミング毎に回帰関数を生成するとよい。この場合、各規定タイミングに対応する各タイミングで、エッチング量の予測値を算出できるため、各タイミングでエッチングの可否を検査できる。例えば、基板搬入前および基板搬入後の各段階のそれぞれに対して、複数の規定タイミングが設定されてもよい。
 特徴値演算部902は、洗浄処理ユニット1においてエッチング処理を行う際、規定タイミング(関係式912を生成するために使用されたサーモグラフィが取得される時間)に対応するタイミングで得られるサーモグラフィのデータを、関係式912に代入する。複数の規定タイミングのサーモグラフィを用いて関係式912が生成された場合、特徴値演算部902は、各規定タイミングに対応する各タイミングのサーモグラフィのデータを、関係式912に代入する。これによって算出される値は、円周C毎エッチング処理によって得られると期待される円周C毎のエッチング量の予測値を示している。このように、関係式912を利用することによって、基板W周囲の周辺領域PA1を含めた撮像によって得られるサーモグラフィから、基板Wのエッチング量を予測できる。
 <判定用閾値>
 判定用閾値914は、特徴値が示すエッチング量の予測値が予め適正かどうかをエッチング判定部9031が判定するために設定される。判定用閾値914は、例えば、次式(2)で算出されるエッチング量の面内平均値YAve(基板Wの各円周C~Cのエッチング量Y~Yの平均値)について良否基準値(最大値ST1maxおよび最小値ST1min)を含めてもよい。この場合、特徴値演算部902は、関係式912(回帰関数)から求められるエッチング量Y~Y(予測値)から、面内平均値YAveを特徴値として算出するとよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 また、判定用閾値914は、次式(3)で算出されるエッチング量の面内レンジYRan(基板Wの各円周C~Cのエッチング量Y~Yにおける、最大値と最小値の差)についての良否基準値(最大値ST2max)を含めてもよい。この場合、特徴値演算部902は、関係式912(回帰関数)から求められるエッチング量Y~Y(予測値)から、面内レンジYRanを特徴値として算出するとよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 このように、判定用閾値として、エッチング量の面内平均値YAve、および/または面内レンジYRanの良否基準を含むことにより、算出された特徴値からエッチング処理の良否を適切に判定できる。
 <エッチング処理のシーケンス>
 次に、基板処理装置100において実施されるエッチング処理のシーケンスについて説明する。図6は、エッチング処理のシーケンスの前半部を示す図である。図7は、エッチング処理のシーケンスの後半部を示す図である。図6および図7に示す各処理は、特に断らない限り、制御部9の制御下で行われるものとする。図6および図7に示すシーケンスは、1つの洗浄処理ユニット1に対して、エッチング処理対象の基板Wが搬入される前の段階から、基板Wがエッチング液で処理された後搬出される段階までの一連の処理を示している。図6および図7に示す各処理が実行されることは必須ではなく、一部を省略してもよい。また、各処理は、矛盾が生じない限りにおいて、異なる順番で実行されてもよい。
 まず、主搬送ロボット103によって基板Wが洗浄処理ユニット1のチャンバ10に搬入される前に、サーモグラフィが取得される(図6:ステップS101)。具体的には、サーモグラフィカメラ70が撮像領域PAを撮像し、その出力信号に基づいてサーモグラフィ生成部901がサーモグラフィを生成する。基板Wは基板保持ステージ20に保持されていないため、生成されたサーモグラフィは、基板保持ステージ20の上面21、および周辺領域PA1における温度分布の情報を含む。
 サーモグラフィが生成されると、特徴値演算部902がそのサーモグラフィを関係式912に代入することによって特徴値を算出する(図6:ステップS102)。ここで使用される関係式912は、基板搬入前段階におけるサーモグラフィおよびエッチング量のデータセットから生成された回帰関数である。サーモグラフィをこの関係式912に代入することによって、基板搬入前段階でのエッチング量の予測値が求められる。さらに、特徴値演算部902は、関係式912から求めた予測値から、次ステップのエッチング判定のための特徴値を算出する。特徴値は、例えばエッチング量(予測値)の面内平均値YAveや面内レンジYRanである。
 特徴値が算出されると、エッチング判定部9031は、エッチング判定を行う(図6:ステップS103)。すなわち、エッチング判定部9031は、ステップS102で得られた特徴値と、判定用閾値914との比較に基づいて、エッチング処理の良否を判定する。
 例えば、判定用閾値914としてエッチング量の面内平均値YAveの良否基準値(最大値ST1maxおよび最小値ST1min)が設定されていた場合、特徴値として算出された円周C~Cの面内平均値が、その良否基準値である最小値ST1minから最大値ST1maxの範囲間にあるか否かが判定されるとよい。面内平均値YAveが良否基準値の範囲内にある場合は肯定的な評価が与えられ、範囲画にある場合は否定的な評価が与えられる。
 判定用閾値914としてエッチング量の面内レンジYRanの良否基準値(最大値ST2max)が設定されていた場合、特徴値として算出された面内レンジYRanが良否基準値よりも小さいか否かが判定されるとよい。面内レンジYRanが、良否基準値と同じかそれ以下の場合は肯定的な評価が与えられ、良否基準値を超える場合は否定的な評価が与えられる。
 エッチング判定後、規定処理実行部903の出力制御部9034は、エッチング判定の結果に応じた肯定的/否定的評価を、表示部92に表示させる処理、あるいは報知部94に報知させる処理を実行する(図6:ステップS104)。ステップS104の処理は、規定処理の一例である。
 エッチング判定後、スケジュール変更部9033は、基板Wの処理スケジュールを変更するかどうか判定する(図6:ステップS105)。具体的に、ステップS103のエッチング判定結果が肯定的評価であった場合、基板保持ステージ20の上面21および周辺領域PA1の温度分布が好ましい状態である。このため、スケジュール変更部9033は、ステップS105において、処理スケジュールの変更は不要と判定してもよい。この場合、次のステップS106,107がスキップされる。
 ステップS103のエッチング判定結果が否定的評価であった場合、基板保持ステージ20の上面21および周辺領域PA1の温度分布がエッチング処理に向かない状態であると考えられる。このため、スケジュール変更部9033は、ステップS105において、処理スケジュールの変更が必要であると判定してもよい。この場合、次のステップS106が行われる。
 ステップS106は、スケジュール変更部9033が、チャンバ10への搬入を禁止するか否かを判断する工程である。例えば、ステップS102において取得された特徴値が判定用閾値914から所定の大きさを超えて乖離しているような場合、対応のチャンバ10への基板Wの搬入を禁止すると判断される。搬入を禁止する場合(ステップS106においてYES)、搬入されないように処理スケジュールが変更される(図6:ステップS106a)。また、スケジュール変更部9033は、搬入を禁止する旨の警告を、表示部92に表示させるとともに、報知部94に報知させる(図6:ステップS106b)。その後、制御部9は、エッチング処理のシーケンスを終了する。
 ステップS106において、基板Wの搬入を禁止しない場合(ステップS106においてNO)、スケジュール変更部9033は、搬入時間を遅延させるように処理スケジュールを変更する(図6:ステップS107)。ステップS106a,107のような搬送スケジュールを変更する各処理は、エッチング判定の結果に応じて実施される規定処理の例である。
 なお、ステップS103のエッチング判定において否定的評価が与えられた場合に、スケジュール変更部9033が、一律に該当のチャンバ10への基板Wの搬入を禁止するように処理スケジュールを変更してもよい。
 エッチング判定後、規定処理実行部903の温度制御部9032は、周辺領域PA1の温度を変更するかどうか判定する(図6:ステップS108)。この判定は、例えば、ステップS101で得られたサーモグラフィと、あらかじめ準備された基板搬入前段階の標準的なサーモグラフィとの比較(例えば、平均値どうしの比較)に基づいて行われるとよい。
 温度制御部9032は、温度を変更すると判定した場合(ステップS108においてYES)、サーモグラフィの状態に応じて温度を変更する(図6:ステップS109)。例えば、サーモグラフィが標準よりも高い温度を示す場合は熱源25が基板保持ステージ20に与える熱量を減らし、その逆の場合は熱源25が基板保持ステージ20に与える熱量を増大させる。このようにして、温度制御部9032は、周辺領域PA1および基板保持ステージ20の上面21の温度を変更する。周辺領域PA1の温度を変更する処理は、エッチング判定の結果に応じて実施される規定処理の例である。温度制御部9032が温度変更しないと判定した場合(ステップS108においてNO)、ステップS109はスキップされる。
 続いて、処理スケジュールにしたがって、主搬送ロボット103がエッチング処理対象の基板Wをチャンバ10に搬入する(図6:ステップS110)。チャンバ10に搬入された基板Wは、基板保持ステージ20に保持される(図6:ステップS111)。これによって、基板Wが既定位置に配置された状態となる。この状態で、制御部9がノズル30を処理位置TP1に移動させることよって、基板Wの上面W1に処理液を供給可能な状態とする。
 基板Wが基板保持ステージ20に保持されると、スピンモータ22が基板Wの回転を開始させる(図7:ステップS112)。基板Wの回転速度が既定の回転速度(例えば、300rpm)に到達すると、処理液供給部36のエッチング液供給部37がエッチング液をノズル30に供給する。これによって、ノズル30から基板Wの上面W1にエッチング液が供給される(図7:ステップS113)。基板Wに供給されたエッチング液は、基板Wの回転によって基板Wの上面W1全体に広がり、液膜を形成する。これにより、上面W1全体でエッチング反応が進行する。
 エッチング液が供給されている間に、サーモグラフィが取得される(図7:ステップS114)。サーモグラフィカメラ70の撮像データからサーモグラフィ生成部901がサーモグラフィを生成する。この段階で得られるサーモグラフィは、基板Wの上面W1、および周辺領域PA1における温度分布の情報を含む。
 サーモグラフィが取得されると、特徴値演算部902がそのサーモグラフィを関係式912に代入することによって特徴値を算出する(図7:ステップS115)。ここで使用される関係式912は、基板搬入後のエッチング液供給段階におけるサーモグラフィおよびエッチング量のデータセットから生成された回帰関数である。サーモグラフィをこの関係式912に代入することよって、エッチング液供給段階でのエッチング量の予測値が求められる。さらに、特徴値演算部902は、関係式912から求めた予測値から、次ステップのエッチング判定のため、特徴値を算出する。特徴値は、例えばエッチング量(予測値)の面内平均値YAveや面内レンジYRanである。
 特徴値が算出されると、エッチング判定部9031は、エッチング判定を行う(図7:ステップS116)。すなわち、エッチング判定部9031は、ステップS102で得られた特徴値と、判定用閾値914との比較に基づいて、エッチング処理の良否を判定する。この判定処理は、図6に示すステップS103と同様である。
 エッチング判定後、規定処理実行部903の出力制御部9034は、エッチング判定の結果に応じた肯定的/否定的評価を、表示部92に表示させる処理、あるいは報知部94に報知させる処理を実行する(図7:ステップS117)。ステップS117の処理は、規定処理の一例である。
 エッチング判定後、スケジュール変更部9033は、エッチング判定の結果に応じて処理スケジュールを変更するかどうかを判定する(図7:ステップS118)。ステップS103のエッチング判定結果が肯定的評価であった場合、基板Wの上面W1および周辺領域PA1の温度分布が好ましい状態である。この場合、スケジュール変更部9033は、ステップS118において、処理スケジュールの変更は不要と判定してもよい。この場合、次のステップS119がスキップされる。
 ステップS116のエッチング判定結果が否定的評価であった場合、基板Wの上面W1および周辺領域PA1の温度分布がエッチング処理に向かない状態であると考えられる。このため、スケジュール変更部9033は、ステップS118において、処理スケジュールの変更が必要であると判定してもよい。この場合、スケジュール変更部9033は、エッチング液の供給時間が変更されるように、処理スケジュールを変更する(図7:ステップS119)。
 エッチング判定後、規定処理実行部903の温度制御部9032は、周辺領域PA1の温度を変更するかどうか判定する(図7:ステップS120)。この判定は、例えば、ステップS114で得られたサーモグラフィと、あらかじめ準備されたエッチング液供給段階の標準的なサーモグラフィとの比較(例えば、平均値どうしの比較)に基づいて行われるとよい。
 温度制御部9032は、温度を変更すると判定した場合(ステップS120においてYES)、サーモグラフィの状態に応じて温度を変更する(図7:ステップS121)。例えば、サーモグラフィが標準よりも高い温度を示す場合は熱源25が基板保持ステージ20に与える熱量を減らし、その逆の場合は熱源25が基板保持ステージ20に与える熱量を増大させる。このようにして、温度制御部9032は、周辺領域PA1および基板Wの上面W1の温度を変更する。周辺領域PA1の温度を変更する処理は、エッチング判定の結果に応じて実施される規定処理の例である。温度制御部9032が温度を変更しないと判定した場合(ステップS120においてNO)、ステップS121はスキップされる。
 ステップS121の後、処理スケジュールに従って、制御部9が、処理液供給部36を制御して、ノズル30へのエッチング液の供給を停止させるとともに、リンス液の供給を開始させる。これによって、ノズル30から基板Wの上面W1へリンス液が供給される(図7:ステップS122)。処理スケジュールに規定された時間が経過すると、制御部9は、ノズル30へのリンス液の供給を停止させる。
 リンス液の供給を停止させると、制御部9はスピンドライ処理を行う(図7:ステップS123)すなわち、制御部9は、スピンモータ22を制御して、回転速度を上昇させる。これにより、基板Wの上面W1に残存するリンス液を径方向外方に飛散させる。これによって、基板Wの上面W1を乾燥させる。処理スケジュールに規定された時間が経過すると、制御部9は、基板Wの回転を停止させる。
 スピンドライ処理が完了すると、基板保持ステージ20が基板Wの吸着を解除することによって、基板Wの保持を解除する。その後、主搬送ロボット103が基板Wをチャンバ10から搬出する(図7:ステップS124)。
 <効果>
 基板処理装置100によれば、基板Wが占有する占有領域の温度分布だけではなく、そのまわりの周辺領域PA1の温度分布も取得される。この周辺領域PA1の温度分布を関係式912に代入することによって、エッチング量の予測血に関する特徴値が算出される。このため、予測されるエッチング量を精度良く算出できる。
 また、エッチング量に関する特徴値を求めることによって、エッチング処理の各段階で、周辺領域PA1の温度分布に応じて、エッチング処理に適した各種規定処理を実行できる。
 <2.第2実施形態>
 次に、第2実施形態について説明する。なお、以降の説明において、既に説明した要素と同様の機能を有する要素については、同じ符号又はアルファベット文字を追加した符号を付して、詳細な説明を省略する場合がある。
 図7は、第2実施形態の洗浄処理ユニット1および制御部9Aを示す図である。第2実施形態の制御部9Aは、特徴値演算部902Aおよび既定処理実行部903Aを備えている。既定処理実行部903Aは、エッチング判定部9031Aを備えている。
 特徴値演算部902Aは、サーモグラフィ生成部901が生成したサーモグラフィから複数種類の特徴量の配列である特徴ベクトルを特徴値として算出する。特徴量としては、例えばサーモグラフィ画像の画素値の総和、画素値の標準偏差を採用できる。また、サーモグラフィの各画素の画素値をそのまま特徴ベクトルとして利用してもよい。
 エッチング判定部9031Aは、サーモグラフィから算出された特徴ベクトルに基づいて、エッチング良好クラスとエッチング不良クラスとの間で分類する分類器K2を用いて、エッチング判定を行う。エッチング良好クラスはエッチング処理が良好であることを示すクラスであり、エッチング不良クラスはエッチング処理が不良であることを示すクラスである。分類対象のサーモグラフィがエッチング良好クラスに分類された場合、エッチング判定部9031Aは肯定的評価を与える。分類対象のサーモグラフィがエッチング不良クラスに分類した場合、エッチング判定部9031Aは否定的評価を与える。
 分類器K2は、第1実施形態の関係式912を得る場合と同様に、洗浄処理ユニット1において異なる条件でエッチング処理を行われ、そのときに得られるサーモグラフィ(温度分布)、および基板Wのエッチング量のデータセットを用いた機械学習により生成される。具体的には、各サーモグラフィに対して、エッチング量の結果に基づくクラスが教示された教師データが準備される。サーモグラフィにクラスを教示する場合、実際のエッチング量が良好であればエッチング良好クラスを教示し、その逆についてはエッチング不良クラスを教示するとよい。これによって、サーモグラフィ(詳細には、特徴ベクトル)と、教示されたクラスの複数組からなる教師データが事前に準備される。そして、教師データを用いた機械学習が行われることによって、分類器K2が生成される。機械学習としては、ニューラルネットワーク、決定木、サポートベクタマシーン(SVM)、判別分析等の公知の手法を採用してもよい。
 分類器K2を機械学習によって生成する生成部は、基板処理装置100が備えられていてもよいし、あるいは基板処理装置100外の装置(サーバなど)に備えられていてもよい。後者の場合、分類器K2は、ネットワーク経由、または、各種可搬性メディアを通じて、基板処理装置100に提供されるとよい。
 本実施形態の基板処理装置100によると、周辺領域PA1を含む領域のサーモグラフィから特徴値として特徴ベクトルが算出され、その特徴ベクトルに基づいて、エッチング良好またはエッチング不良が判定される。このため、エッチング処理の各段階で、エッチングの良否を精度良く判定できる。また、エッチング判定の結果に応じて、エッチング処理に適した規定処理を行うことができる。
 この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせたり、省略したりすることができる。
 1 洗浄処理ユニット
 10 チャンバ
 11 側壁
 20 基板保持ステージ
 21 上面
 22 スピンモータ
 25 熱源
 30 ノズル
 36 処理液供給部
 37 エッチング液供給部
 40 処理カップ
 70 サーモグラフィカメラ
 9,9A 制御部
 91 記憶部
 92 表示部
 93 操作部
 94 報知部
 901 サーモグラフィ生成部
 902,902A 特徴値演算部
 903,903A 規定処理実行部
 9031,9031A エッチング判定部
 9032 温度制御部
 9033 スケジュール変更部
 9034 出力制御部
 904 関係式生成部
 912 関係式(回帰関数)
 914 判定用閾値
 100 基板処理装置
 103 主搬送ロボット
 Ax1 回転軸線
 K2 分類器
 PA 撮像領域
 PA1 周辺領域
 TH1 サーモグラフィ
 TS1 処理空間
 W 基板
 W1 上面
 YAve 面内平均値(特徴値)
 YRan 面内レンジ(特徴値)
 Y エッチング量
 r 半径距離

Claims (15)

  1.  基板をエッチング処理する基板処理装置であって、
     内部に処理空間を有するチャンバと、
     前記チャンバ内における既定位置に基板を保持する基板保持部と、
     前記基板保持部に保持された前記基板にエッチング液を供給するエッチング液供給部と、
     前記基板保持部を既定の回転軸線まわりに回転させる回転部と、
     前記チャンバ内のうち、前記既定位置に配された場合に前記基板が占有する基板領域の周りの周辺領域における温度分布を取得する温度分布取得部と、
     前記温度分布から、前記エッチング液を用いたエッチング処理による前記基板のエッチング量に関する特徴値を算出する特徴値演算部と、
    を備える、基板処理装置。
  2.  請求項1の基板処理装置であって、
     前記特徴値と予め定められた閾値との比較に基づいて、前記基板に対するエッチング処理の良否を判定するエッチング判定部、をさらに含む、基板処理装置。
  3.  請求項1または請求項2の基板処理装置であって、
     前記特徴値演算部は、前記温度分布と前記エッチング量との関係を示す関係式とから前記特徴値を算出する、基板処理装置。
  4.  請求項3の基板処理装置であって、
     前記エッチング処理における規定タイミングでの前記温度分布、および当該エッチング処理が行われた前記基板のエッチング量に基づいて、前記関係式を生成する関係式生成部、
    をさらに備える、基板処理装置。
  5.  請求項4の基板処理装置であって、
     前記特徴値演算部は、前記エッチング処理における前記規定タイミングに対応するタイミングの前記温度分布を前記関係式に代入することによって、前記特徴値を算出する、基板処理装置。
  6.  請求項3から請求項5のいずれか1項の基板処理装置であって、
     前記エッチング量は、前記回転軸線を中心とする、異なる半径の各円周上におけるエッチング量である、基板処理装置。
  7.  請求項1から請求項6のいずれか1項の基板処理装置であって、
     前記温度分布取得部は、前記基板保持部によって保持される基板が配置される領域を撮像領域に含むサーモグラフィカメラを有し、
     前記温度分布は、サーモグラフィである、基板処理装置。
  8.  請求項7の基板処理装置であって、
     前記関係式は、前記サーモグラフィを構成する各画素値が示す温度を独立変数とし、前記異なる半径の各円周上のエッチング量を従属変数とする回帰関数である、基板処理装置。
  9.  請求項1から請求項8のいずれか1項の基板処理装置であって、
     前記特徴値演算部は、前記基板保持部が前記基板を保持していない状態で取得される前記温度分布から前記特徴値を算出する、基板処理装置。
  10.  請求項9の基板処理装置であって、
     前記特徴値に応じて、前記既定位置に配された基板及び前記周辺領域の温度を変更する温度変更部、
    をさらに備える、基板処理装置。
  11.  請求項9または請求項10の基板処理装置であって、
     前記特徴値に応じて、前記チャンバに前記基板が搬入される時間を規定したスケジュールを変更するスケジュール変更部、
    をさらに備える、基板処理装置。
  12.  請求項1から請求項8のいずれか1項の基板処理装置であって、
     前記特徴値演算部は、前記基板保持部が前記基板を保持している状態で取得される前記温度分布から前記特徴値を算出する、基板処理装置。
  13.  請求項12の基板処理装置であって、
     前記特徴値に応じて、前記既定位置に配された基板及び前記周辺領域の温度を変更する温度変更部、
    をさらに備える、基板処理装置。
  14.  請求項12または請求項13の基板処理装置であって、
     前記特徴値に応じて、前記チャンバに前記基板が搬入される時間を規定したスケジュールを変更するスケジュール変更部、
    をさらに備える、基板処理装置。
  15.  基板処理方法であって、
    a) チャンバ内における既定位置に基板を保持することと、
    b) 工程a)によって前記既定位置にある前記基板を回転軸線まわりに回転させることと、
    c) 工程b)によって回転する前記基板の表面にエッチング液を供給することと、
    d) 前記チャンバ内において、前記既定位置に配された場合に前記基板が占有する基板領域の周りの周辺領域における温度分布を取得することと、
    e) 工程d)によって取得された前記温度分布から、前記基板に対する前記エッチング液を用いたエッチング処理を評価するための特徴値を算出することと、
    を含む、基板処理方法。
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